剑指 Offer 35. 复杂链表的复制

138. 复制带随机指针的链表

题目描述

请实现 copyRandomList 函数，复制一个复杂链表。在复杂链表中，每个节点除了有一个 next 指针指向下一个节点，还有一个 random 指针指向链表中的任意节点或者 null。

输入输出

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输入：head = [[7,null],[13,0],[11,4],[10,2],[1,0]]
输出：[[7,null],[13,0],[11,4],[10,2],[1,0]]

基本思路

哈希解法：按照往常的链表复制，可通过构造一个前驱结点依次复制，但是本题带random指向无法确定前驱结点的random指向哪里。利用哈希表将每一个结点依次复制进入哈希表中Map<Node, Node> map = new HashMap<>();然后构建一个新链表的引用指向即可。

时间复杂度:O(N) 两轮遍历链表

空间复杂度:O(N) 使用哈希表的额外空间

拼接拆分解法：

  1. 将原来的链表重组为:Node1 -> Node1New -> Node2 -> Node2New …
  2. 重新构建新链表的random指向
  3. 拆分两个链表，拆掉原来的留下新构造的并返回

时间复杂度:O(N) 三轮遍历链表

空间复杂度:O(1) 节点引用变量使用常数大小的额外空间

(Tips:如果把结果本身算上是O(N) 如果把结果视为必须使用的空间而排除在外那么就是 O(1) “原本就要新建一个链表”)

java实现

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/*
// Definition for a Node.
class Node {
    int val;
    Node next;
    Node random;

    public Node(int val) {
        this.val = val;
        this.next = null;
        this.random = null;
    }
}
*/

// 哈希表解法
class Solution {
    public Node copyRandomList(Node head) {
        if(head == null){
            return null;
        }
        Node cur = head;
        Map<Node, Node> map = new HashMap<>();
        while(cur != null){
            map.put(cur, new Node(cur.val));
            cur = cur.next;
        }

        cur = head;
        while(cur != null){
            map.get(cur).next = map.get(cur.next);
            map.get(cur).random = map.get(cur.random);
            cur = cur.next;
        }
        return map.get(head); 
    }
}

// 拼接拆分解法
class Solution {
    public Node copyRandomList(Node head) {
        if(head == null){
            return null;
        }
        Node cur = head;
        // 1.复制节点拼接链表
        while(cur != null){
            Node tmp = new Node(cur.val);
            tmp.next = cur.next;
            cur.next = tmp;
            cur = tmp.next;
        }

        // 2.构建random指向
        cur = head;
        while(cur != null){
            if(cur.random != null){
                cur.next.random = cur.random.next;
            }
            cur = cur.next.next;
        }

        // 3.拆分原来的链表
        cur = head.next;
        Node pre = head, res = head.next;
        while(cur.next != null){
            pre.next = pre.next.next;
            cur.next = cur.next.next;
            pre = pre.next;
            cur = cur.next;
        }
        pre.next = null;
        return res;
    }
}